脊髄損傷における上肢動力筋とロボットシステムを制御するための皮質内脳-機械インターフェース

/ /

日本語AIでPubMedを検索

PubMedの提供する医学論文データベースを日本語で検索できます。AI(Deep Learning)を活用した機械翻訳エンジンにより、精度高く日本語へ翻訳された論文をご参照いただけます。

Clin Neurol Neurosurg.2020 Jul;196:106069. S0303-8467(20)30412-1. doi: 10.1016/j.clineuro.2020.106069.Epub 2020-07-15.

脊髄損傷における上肢動力筋とロボットシステムを制御するための皮質内脳-機械インターフェース

Intra-cortical brain-machine interfaces for controlling upper-limb powered muscle and robotic systems in spinal cord injury.

Nida Fatima
Ashfaq Shuaib
Maher Saqqur

PMID: 32682223 DOI: 10.1016/j.clineuro.2020.106069.

抄録

目的:

大脳皮質内ブレイン・マシン・インターフェース(iBMI)は、麻痺した四肢を生き返らせるために破壊された神経経路を橋渡しすることにより、失われた知覚運動機能を回復させるための支援戦略である。しかし、これまでの研究では、大脳皮質内の神経記録から上肢の離散的な動きを解読する異なるiBMIシステムの性能基準の間のトレードオフを検討したものはありませんでした。

OBJECTIVE: Intracortical brain-machine interface (iBMI) is an assistive strategy to restore lost sensorimotor function by bridging the disrupted neural pathways to reanimate paralyzed limbs. However, to date, none of the studies explored the trade-offs between the performance criteria of different iBMI systems that decode discrete upper limb movements from intracortical neural recordings.

方法:

1990年1月から2019年12月までの異なるMeSH用語を使用した電子データベースのシステマティックレビューを実施しました。IBM® SPSS統計学バージョン25（2017年リリース、Armonk, NY: IBM）を使用して、独立標本のt検定を使用してグループ間の差を評価しました。

METHODS: A systematic review of electronic databases using different MeSH terms from January 1990 to December 2019 was conducted. IBM® SPSS statistics version 25 (Released 2017, Armonk, NY: IBM) was used to evaluate for differences between groups using independent sample t-tests.

結果:

15の研究から18名の患者が解析に含まれた。これらの研究では、iBMI制御の5-ロボティックおよび10-神経筋刺激装具を用いて、上肢機能試験において臨床的に有意な改善をもたらす巧みで協調性のある動作を行った。プール解析の結果、ロボット支援肢による3次元到達・把持タスク実行の平均応答時間は、神経筋刺激装具（15.8 +/15.2秒）に比べて比較的長い（46.8 +/101.5秒）が、統計的には有意ではなかった［平均差（MD）：30.9、95％信頼区間（CI）：-40.4-102.3、p = 0.35］。さらに、反復試行後の3次元リーチタスクおよび把持タスクの実行精度は、神経筋刺激装具を装着した患者（83.5 +/- 12.7 %）の方が、ロボット支援義肢を装着した患者（69.1 +/- 23.6 %）と比較して、統計的に有意な差があった（MD: 15.9, 95 % CI: 1.65-32.5, p = 0.05）。

RESULTS: A total of 18 patients from 15 studies were included in our analysis. The included studies involved iBMI controlled 5-robotic and 10-neuromuscular stimulated orthotics to perform skillful and coordinated movements that resulted in a clinically significant gain in tests of upper-limb functions. Pooled analysis revealed that the mean response time to execute 3-D reach and grasp task by the robotic-assisted limb was relatively longer (46.8 +/-101.5 s) compared to the neuro-muscular stimulated orthotics (15.8 +/-15.2 s); however, statistically insignificant [Mean difference (MD): 30.9, 95 % Confidence Interval (CI): -40.4-102.3, p = 0.35]. Furthermore, the accuracy in performing 3-D reach and grasp tasks after repetitive trials were better among patients with neuro-muscular stimulated orthotics (83.5 +/-12.7 %) compared to those with robotic-assisted prosthetic limb (69.1 +/- 23.6 %) with statistically significant difference (MD: 15.9, 95 % CI: 1.65-32.5, p = 0.05).

結論:

我々の研究は、iBMI支援義肢は、ロボット型の神経筋刺激装具と比較して、神経筋刺激装具を装着した患者の間で、より優れた精度とより短い応答時間を示したことを示した。

CONCLUSION: Our study demonstrates that iBMI-assisted prosthetic limbs showed better accuracy and shorter response time among patients with neuro-muscular stimulated orthotics compared to robotic neuro-prosthetics.